机载激光雷达数据获取规范讲义

4. 总则

点云精度要求
息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型》和CH/T 9009.2-
表1中数字高程模型成果高程中误差取自CH/T 9008.2-2010《基础地理信
2010《基础地理信息数字成果1:5000 1:10000 1:25000 1:50000
1:100000数字高程模型》规定的一级精度。点云数据高程中误差按数
序号
比例尺
地形类别
数字高程模型成果高程中误差
点云数据高程中误差
4. 总则
平地 1 1：500 丘陵地
0.2 0.4
0.15 0.25
山地 高山地
平地
0.5 0.7
0.2 0.5 0.7
0.35 0.50
0.15 0.35 0.50
2
1：1000
丘陵地 山地
高山地
平地
1.5
0.4 0.5 1.2 1.5 0.5 1.2 2.5
10、成果整理与上交
1、范围 2、规范性引用文件
3. 术语

术语的数量和选择
• 一些通用的术语，例如POS、GPS、IMU等没有列于
• 具体定义有可能与其他地方有差异

机载激光雷达、机载LiDAR、机载激光扫描
4. 总则

总则内容和范围的选择
• 通用的原则性的内容没有列于，例如坐标基准。
4. 总则

2010年3月完成讨论稿；
2010年7月完成征求意见稿，发函征求意见； 2010年9月汇总返回意见，修改征求意见稿； 2010年11月完成送审稿

2011年2月25日完成审查
一、编制过程一般说明

本标准起草单位：陕西测绘地理信息局、长安大学、武汉 大学、北京东方道迩信息技术有限责任公司、南京市测绘 勘察研究院有限公司、中国公路工程咨询集团有限公司。 征求意见的单位很多，包括部分省测绘地理信息局、省国 土厅、中交/中铁/中咨测绘部门、海军测绘研究所、以及 多个装备机载LiDAR设备并具有大量实际使用经验的公司。
5. 技术准备：仪器设备

POS系统
• 应采用双频航空型GPS接收机，具备高动态、高准确度双频数 据接收能力，具有精确定义和稳定的相位中心，采样频率不低 于2Hz； IMU测角精度要求：侧滚角和俯仰角不大于0.005°；航偏角 不大于0.02°； IMU记录频率一般不低于64Hz； 具有信号示标输入器（Event Marker）接口，能够将数码相 机快门开启脉冲通过接口准确写入GPS数据流，脉冲延迟一般 不大于1ms，特殊情况下可适当放宽； 电源系统应满足长时间无间断作业要求； 机内移动存储器应满足长时间记录和存储所有数据的容量； GPS接收机的检定应符合CH/T 8016的的规定，IMU的检定 应符合《GB/T XXXX 惯性测量单元（IMU）检定规程》的规 定； 系统具有良好的抗加速能力。
数字高程模型数据的生产作业。由于机载激光雷达 测量技术应用在各类工程测量中的精度要求较为多
样化、专业化、差异性大，且多数高于基础测绘生
产的精度要求，故本规范以基础测绘为标准适用对 象，其他性质的测绘工程可以参照本规范，根据工 程项目的具体情况，取更高的精度要求。
三、重点说明

规范性引用文件
本规范所引用的文件，相关部分构成了本规范的一 部分。GB/T XXXX《数字航空摄影规范 第1部
数码相机 系统综合检校 机载激光雷达检校场及检校飞行方案 技术设计
5. 技术准备：仪器设备

激光扫描仪
• 根据作业区域的地形条件，以及成果对点云 数据密度及精度的要求，选择适宜的激光扫 描仪，并确定回波次数、扫描角度、扫描频 率等相关参数； • 激光测距精度和扫描测角精度经过检校； • 系统零点位置经过检校。
2 M≈0.7M。 2
得到M=
2 M1，则M1=
三、重点说明

对机载数字影像的要求
机载激光雷达系统可以通过数字航摄仪或非量测型数码 相机获取数字影像。GB/T XXXX《数字航空摄影规范 第1部分：框幅式数字航空摄影》规定了数字航摄仪
数字影像的飞行质量和影像质量的技术要求。CH/Z
3005《低空数字航空摄影规范》规定了非量测型数码 相机数字影像的飞行质量和影像质量的技术要求。本
所设计或推荐的检校飞行方案、地面控制点布设方案也
会有所不同，本规范给出原则性意见即可，不必提出太 详细的具体要求，故检校飞行方案为推荐方案，可根据
实际情况和不同的机载激光雷达设备在设计书中具体明
确。
四、内容
1、范围 2、规范性引用文件 3、术语和定义
4、总则
5、技术准备 6、飞行计划
7、飞行实施
8、数据预处理 9、数据质量检查
5. 技术准备：仪器设备

数码相机 • 数字航摄仪应符合《GB/T XXXX数字航空摄 影规范第1部分：框幅式数字航空摄影》的规 定，其检定应符合CH/T 8021的规定；非量 测型数码相机及其检校应符合 CH/Z 3005的 规定。
5. 技术准备：仪器设备

系统综合检校
• 组成机载激光雷达系统的激光扫描仪、POS 系统、数码相机等设备必须处于良好的工作 状态，具有仪器设备检验合格证书，检验合 格证书应在有效期内； • POS系统与激光扫描仪、数码相机之间的位 置和角度关系，在每个项目实施前均需进行 系统综合检校，偏心分量值可参照附录A填写 测量结果。
收到《征求意见稿》后，回函的单位数：11个 收到《征求意见稿》后，回函并有建议或意见的单位数：10个 共74条意见，未采纳16条，采纳43条，部分采纳15条。

二、编制原则

科学性与系统性 先进性与继承性 通用性与基础性 实用性与灵活性
三、重点说明

范围
本规范适用于基础测绘生产作业或基础地理信息成果
三、重点说明

系统综合检
系统综合检校主要是确定POS系统与激光 扫描仪、数码相机之间的位置和角度 关系。
三、重点说明

机载激光雷达检校场及检校飞行方案
检校场，是对机载激光雷达设备的整体进行检校，其中包 括激光扫描仪、POS系统、数码相机及其附属装备。 因为不同的机载激光雷达设备内部结构差异较大，各厂家
表1中数字高程模型成果高程中误差取自CH/T 9008.2-2010《基础地理信
字高程模型成果高程中误差的0.7倍计算后近似取为0.5的整倍数。0.7
倍的依据按以下推得：设数字高程模型成果高程中误差为M，其误差源
自点云数据高程中误差M1和内插中误差M2，由误差传播公式得
M= M 12
M 22
，考虑到M2一般较小，最大也不会超过M1，则取M2=M1，
g（x）中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，则
根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内插数 字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。
为使用方便，表1中5m的数字高程模型格网间距按4m
计算，2.5m的数字高程模型格网间距按2m计算。
三、重点说明

点云精度要求
息数字成果 1:500 1:1000 1:2000 数字高程模型》和CH/T 9009.22010《基础地理信息数字成果1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000数字高程模型》规定的一级精度。点云数据高程中误差按数
6. 飞行计划



飞行计划制定 飞行季节和飞行时间选择 航线设计与分区 基站布设与测量
6. 飞行计划 :飞行计划制定
（1）对于机载激光雷达点云数据获取




飞机、机场、飞行区域和飞行面积（飞行范围应以经纬度和图幅号 略图表明）； 需要提供的飞行资料的名称和数量； 执行飞行任务的季节和期限； GPS信号和有效卫星数要求； 机载激光雷达点云数据密度要求； 航线敷设、航线重叠度； 机载激光雷达设备类型、技术参数和附属仪器参数； 需提供的航摄成果的名称和数量； 点云数据高程/平面精度的要求； 点云数据精度检测要求； 其他相关的技术要求等。
数字航摄仪获取的数字影像，飞行质量和影 像质量应符合《GB/T XXXX数字航空摄 影规范第1部分：框幅式数字航空摄影》
的规定；非量测型数码相机获取的数字影 像，飞行质量和影像质量应符合CH/Z 3005的规定。
5. 技术准备

资料准备

仪器设备
• • 激光扫描仪 POS系统
•
• • •

地面GPS接收机
分：框幅式数字航空摄影》和GB/T XXXX《惯 导与全球定位系统（IMU/GPS）辅助航空摄影技
术规范》已形成送审稿，GB/T XXXX 《惯性测 量单元（IMU）检定规程》已完成征求意见稿。
三、重点说明

点云密度要求
点云密度按不大于1/2数字高程模型成果格网间距计算的理 论依据是shannon采样定理，即当采样间隔能使在函数
1.00
0.25 0.35 0.85 1.00 0.35 0.85 1.75
3
Leabharlann Baidu
1：2000
丘陵地 山地 高山地 平地
4
1：5000
丘陵地 山地
高山地
平地
4.0
0.5 1.2 2.5 5.0
2.80
0.35 0.85 1.75 3.50
5
1：10 000
丘陵地 山地 高山地
4. 总则
• 对数字影像的要求
规范不再重复规定，直接引用这两个标准。
三、重点说明

POS系统
规定IMU测角精度要求：侧滚角和俯仰角一般不
大于0.007°；航偏角不大于0.02°。在征求 意见稿中规定，侧滚角和俯仰角一般不大于
0.005°，根据生产单位反馈的意见，当侧滚 角和俯仰角不大于0.008°时，就能得到比较 理想的结果，综合考虑后，改为现在的指标。
5. 技术准备：仪器设备

机载激光雷达检校场及检校飞行方案
• • • •
机载激光雷达检校场的要求 可以采用的检校飞行方案 检校场地面控制点布设及测量要求 检校报告应包括的内容
5. 技术准备：技术设计
技术设计应包含以下主要内容：


飞行计划，如制定飞行计划、选择飞行季节和时间、设计航线和分 区、制定地面基站布设方案等； 飞行实施，如飞行准备、检校飞行、飞行中航高要求、飞行速度要 求、飞行姿态要求以及补飞和重飞的要求等； 地面基站的设计，如基站选址要求、基站布设要求等； 数据预处理，如对原始数据的整理、POS数据处理、点云数据解算 以及航带拼接提出要求； 数据质量检查，如检查范围、检查项目、补飞和重飞的具体要求等 ； 成果提交，如成果数据的提交方法、提交内容等。 技术设计应满足本规范规定的各项技术要求，特殊情况不能达到时 应明确说明原因，并通过项目组织管理部门的审核批准； 技术设计的编写要求及主要内容应符合CH/T1004的规定。
中 华 人 民 共 和 国 行业 标 准
CH/T XXXXX—XXXX
机载激光雷达数据获取技术规范 培训会
标准编写组
2012.06.29
目录
一、一般说明 二、编制原则 三、重点说明 四、内容
一、编制过程一般说明

2009年3月提出标准制定计划、批准立项； 2009年5月成立标准编制课题组；

•
• •
• • •
•
5. 技术准备：仪器设备

地面GPS接收机
• • • • • •
地面GPS接收机应与机载GPS接收机性能匹配； 类型应为双频GPS接收机，满足高频采样率要求 ，采样频率不低于2Hz； 具有带抑径板或抑径圈的GPS接收天线，并具有 良好的抗干扰能力； 电源应能满足长时间不间断工作； 配备能满足满架次飞行作业所需地面观测数据存 储要求的存储器； GPS接收机的检定应符合CH/T 8016的的规定。
字高程模型成果高程中误差的0.7倍计算后近似取为0.5的整倍数。0.7
倍的依据按以下推得：设数字高程模型成果高程中误差为M，其误差源 自点云数据高程中误差M1和内插中误差M2，由误差传播公式得 M= M 12 得到M=
M 22
，考虑到M2一般较小，最大也不会超过M1，则取M2=M1， 2 2 M1，则M1= 2 M≈0.7M。

点云密度
点云密度按不大于1/2数字高程模型成果格网间距计算的理论依shannon
采样定理，即当采样间隔能使在函数g（x）中存在的最高频率中每周期 取有两个样本时，则根据采样数据可以完全恢复原函数g（x）。点云内 插数字高程模型，其实质为重采样，应符合香农采样定理。为使用方便， 表1中5m的数字高程模型格网间距按4m计算，2.5m的数字高程模型格
网间距按2m计算。
4. 总则

点云密度
以1米格网间距为基准：点云密度为4，表示每半米1个点。
假设平均穿透率为50%，则一个格网内有一个点。依次类 推，0.5米格网DEM则应在1米格网DEM对点云密度的基础上 乘4，点云密度为16；2米格网DEM，则应除以4，点云密度
为1；5米格网DEM，4除以16，为0.25。。。